基于vissim的小區(qū)開放對道路通行影響的分析

李昊哲

摘? 要：文章主要研究了小區(qū)開放對周邊道路通行的影響問題。對于道路通行能力建立了相應的評判指標，通過vissim與matlab得出其定量關(guān)系。以每條道路的道路總長l、區(qū)域總面積S、路寬w、車距車長（d車+l車）、車速、小區(qū)內(nèi)道路長l內(nèi)定量作為五個評判指標，從而得到車輛通行的數(shù)學模型。以重慶回龍小區(qū)為例，對該評價模型與車輛通行模型進行驗證。依據(jù)小區(qū)的平面圖在vissim中繪制近似交通網(wǎng)絡，得到所需數(shù)據(jù)后代入模型，求得小區(qū)開放前后的道路通行能力。通過對所求結(jié)果的靈敏性分析得出建議的方向。并根據(jù)靈敏性分析的結(jié)果和實際情況做出相應的建議。

關(guān)鍵詞：小區(qū)開放;主成分分析;vissim

中圖分類號：U491? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）08-0048-03

Abstract： This paper mainly studies the influence of the opening of the residential area on the surrounding road traffic. The corresponding evaluation index of road capacity is established， and the quantitative relationship between Vissim and Matlab is obtained. Taking the total length l of each road， the total area S of the area， the width w of the road， the length （d車+l車） of the vehicle distance， the speed? of the vehicle and the length l內(nèi) of the road in the district as the five evaluation indexes， the mathematical model of vehicle passage is obtained. Taking Huilong District of Chongqing as an example， the evaluation model and vehicle traffic model are verified. According to the plan of the cell， the approximate traffic network is drawn in Vissim， and the required data offspring into the model are obtained， and the road capacity before and after the opening of the cell is obtained. Through the sensitivity analysis of the obtained results， the suggested direction is obtained. According to the results of sensitivity analysis and the actual situation， the corresponding suggestions are made.

Keywords： cell opening; principal component analysis; vissim

1 問題簡述

2016年2月21日，國務院發(fā)布《關(guān)于進一步加強城市規(guī)劃建設管理工作的若干意見》，其中第十六條關(guān)于推廣街區(qū)制，原則上不再建設封閉住宅小區(qū)，已建成的住宅小區(qū)和單位大院要逐步開放等意見，引起了廣泛的關(guān)注和討論。

除了開放小區(qū)可能引發(fā)的安保等問題外，議論的焦點之一是：開放小區(qū)能否達到優(yōu)化路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高道路通行能力，改善交通狀況的目的，以及改善效果如何。一種觀點認為封閉式小區(qū)破壞了城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，堵塞了城市“毛細血管”，容易造成交通阻塞。小區(qū)開放后，路網(wǎng)密度提高，道路面積增加，通行能力自然會有提升。也有人認為這與小區(qū)面積、位置、外部及內(nèi)部道路狀況等諸多因素有關(guān)，不能一概而論。還有人認為小區(qū)開放后，雖然可通行道路增多了，相應地，小區(qū)周邊主路上進出小區(qū)的交叉路口的車輛也會增多，也可能會影響主路的通行速度。建立數(shù)學模型，就小區(qū)開放對周邊道路通行的影響進行研究，為科學決策提供定量依據(jù)。

2 模型假設

（1）假設用道路基本通行能力近似表示路口飽和度。（2）假設同一路段的車流密度相等。（3）假設所有道路每條車道寬度相等。

3 符號說明

y-道路通行能力;ρ-路網(wǎng)密度;r-道路面積率;f-車流量;v-行車速度;s-路口飽和度;l-道路的總長度;l內(nèi)-小區(qū)內(nèi)道路長度;l外-小區(qū)外道路長度;S-道路所圍區(qū)域的面積;d車-車距;l車-車長;w-單車道的寬度。

4 模型的建立與求解

4.1 主成分分析

首先考慮影響道路通行的因素指標是否全面，道路的通行能力[1]與路網(wǎng)密度、道路面積率、車流量、行車速度、路口飽和度具有一定的相關(guān)性。

觀察上表可知，前3個特征值累計貢獻率已達98.5760%，說明前3個主成分基本包含了全部指標具有的信息。我們?nèi)∏?個特征值，并計算出相應的特征向量。

因而前三個主成分為：

在第一主成分的表達式中第一、二、三、四、五項指標的系數(shù)較大，這五個指標起主要作用。故我們可以把第一主成分看成路網(wǎng)密度、道路面積率、車流量、行車速度、路口飽和度所反映的道路通行能力的綜合指標。

在第二主成分中，第一、五項指標的影響大，故可將其看作反映路網(wǎng)密度、路口飽和度的綜合指標。

在第三主成分中，第三項指標的影響最大，遠超其他指標，故可將其看作反映車流量的綜合指標。

故評價道路是否通暢的指標道路通行能力為：

4.2 車輛通行模型

擬通過路面的具體信息求得道路通行能力中各項參數(shù)的值。

4.2.1 路網(wǎng)密度ρ

路網(wǎng)密度為計算區(qū)域中道路的總長度與區(qū)域總面積之比[2]，即ρ=，其中區(qū)域面積應加上道路所占面積，總長度為道路中線的總長度。這兩個量均可通過小區(qū)周邊道路的數(shù)據(jù)直接獲取。

4.2.2 道路面積率r

道路面積率提高不但意味著增加道路投資，更意味著使本來就緊張的居住區(qū)活動用地進一步受到擠壓。因此，對居住區(qū)路網(wǎng)形式的選擇，一定程度上是在交通安全與土地利用的合理性之間尋找平衡點。定義道路面積率為建成區(qū)內(nèi)道路（不包括人行道）面積與建成區(qū)面積之比，即

4.2.3 車流量f

車流量為一定時間內(nèi)某公路所通過的車輛數(shù)，由于各車型大小不一致，故需考慮車輛的車長。定義車流量 ，假設單位時間為10s。車速與車距車長均為該單位時間內(nèi)通過該路段車輛的平均值。

4.2.4 行車速度v

行車速度將通過VISSIM測量在10s內(nèi)通過某路段的車輛平均速度表示。

4.2.5 路口飽和度s

這里以基本通行能力近似取代路口飽和度，則路口飽和度

4.3 小區(qū)開放效果分析——以重慶回龍小區(qū)為例

當小區(qū)路段開放后，該區(qū)域的交通系統(tǒng)將發(fā)生變化，這體現(xiàn)在問題一模型中評價道路通行能力的五個參數(shù)的變化，最終導致道路通行能力提高或降低。根據(jù)問題二車輛通行模型，五個參數(shù)變化的根本原因是道路總長l、區(qū)域總面積S、路寬w、車距車長（d車+l車）、車速、小區(qū)內(nèi)道路長l內(nèi)。

重慶市回龍小區(qū)的平面圖如圖1所示：

考慮到現(xiàn)實生活中不同類型的小區(qū)很難進行定量分析，且在分析每個參數(shù)的變化對被評價對象的影響時，需固定其他參數(shù)不變，這是真實案例幾乎不能達到的要求，故我們利用vissim畫出與該平面圖的近似交通網(wǎng)絡圖。

道路總長，區(qū)域總面積，路寬根據(jù)所給信息均可得到，進而利用vissim模擬出小區(qū)開放前與小區(qū)開放后（d車+l車）與的兩組取值，如表2所示。

據(jù)此路面基本信息，可求得五個影響因素的兩組取值，如表3所示。

將該結(jié)果代入主成分分析模型y=0.414ρ+0.404r+0.431f+0.404v-0.298s中，求得：

最終計算結(jié)果顯示，小區(qū)開放后，道路通行能力有顯著提高。

4.4 靈敏性分析

4.4.1 ρ對y的靈敏度

當路網(wǎng)密度變?yōu)?.1ρ時，由道路通行能力函數(shù)y（ρ，r，f，v，s）可知Δy=y（1.1ρ）-y（ρ）=0.732，則ρ對y的靈敏性S（ρ，y）=·=0.732。故若路網(wǎng)密度增加1%，則道路通行能力提高0.732%。

4.4.2 f對y的靈敏度

當車流量變?yōu)?.1f時，由道路通行能力函數(shù)y（ρ，r，f，v，s）可知Δy=y（1.1f）-y（f）=7.22，則f對v的靈敏性S（f，y）=·=7.22。故若車流量增加1%，則道路通行能力提高7.22%。車流量對開放小區(qū)后道路通行能力的影響較大。

上述實驗結(jié)果表明：（1）小區(qū)的路網(wǎng)密度越大即小區(qū)內(nèi)道路結(jié)構(gòu)越復雜越有利于開放后的周邊交通。（2）小區(qū)周邊道路車流量越大，開放小區(qū)后所緩解的交通壓力越明顯。

4.5 小區(qū)開放政策的幾點建議

對城市規(guī)劃與交通管理部門的建立：（1）由于小區(qū)開放對車流量較大的地方效果明顯，且開放小區(qū)會帶來一定的社會問題，故可選擇周邊道路車流量較多的小區(qū)進行試點開放。（2）對于預備開放的小區(qū)，可適當拓寬小區(qū)內(nèi)道路寬度或增加車道數(shù)，從而使路網(wǎng)密度增大，有利于增強道路通行能力。

5 優(yōu)缺點分析

5.1 優(yōu)點

（1）通過主成分分析模型篩選出對道路通行能力影響較大的關(guān)鍵因素，起到了降維的作用，同時簡化了模型。（2）利用vissim軟件進行道路仿真，有效地避免了一定的誤差。

5.2 缺點

將道路基本通行能力近似表示路口飽和度會對結(jié)果準確度產(chǎn)生影響。

參考文獻：

[1]李冬梅.道路通行能力的計算方法[J].河南大學學報，2002，32（2）：24-27.

[2]蔡軍.路網(wǎng)密度對城市公共汽車交通發(fā)展的影響[D].大連理工大學，2015，29（6）：1475-1482.